澳大利亚植被覆盖对亚澳季风影响的数值模拟(Ⅱ): 对东亚夏季风环流的影响

在文献[1]的基础上,对澳大利亚大陆植被覆盖变化对北半球夏季越赤道气流和东亚季风环流季节变化的影响进行了研究.结果表明,植被覆盖变化对东亚季风建立前后南风越赤道气流建立时间、强弱和南半球主要环流系统都有显著的影响.绿化导致了索马里越赤道气流的建立提前,增强了不同时期南风越赤道气流的强度,但对90°E以东来自澳大利亚高压的几支越赤道气流影响不大.同时,绿化促使南半球澳大利亚高压和马斯克林高压提前建立,西太平洋副热带高压北进提前,且强度减弱,导致西南气流更容易深入东亚内陆和西太平洋.这些影响促使盛夏期西南亚季风的影响区域和强度都有所扩展,对东南季风则影响不大.沙漠化则使索马里气流略微减弱,西太平洋副热带高压在春夏季节则一直偏强,至7月中旬,才有明显东撤,阻碍了越赤道气流的北上,西南季风在此影响下强度和影响范围均有所缩减.     

基于3维GIS的热带气旋路径动态演化模拟方法研究

我国是世界上受热带气旋影响最为严重的国家之一,因此研究其机理演变规律将更有利于指导做好防灾减灾工作。本文利用GIS的显示功能,重建和再现热带气旋的登陆路径全过程,在空间格局上,进行时间维的动态演化模拟,为更好地研究热带气旋的演化机理提供一种实用的分析手段。结果表明,该方法对在时空上了解和认识气旋登陆演化全过程的研究具有一定意义。     

Thickness distribution and extent of sea ice and snow in Prydz Bay and surrounding waters observed in 2012/2013 austral summer

Three ship-based observational campaigns were conducted to survey sea ice and snow in Prydz Bay and the surrounding waters(64.40°S–69.40°S, 76.11°E–81.29°E) from 28 November 2012 to 3 February 2013. In this paper, we present the sea ice extent and its variation, and the ice and snow thickness distributions and their variations with time in the observed zone. In the pack ice zone, the southern edge of the pack ice changed little, whereas the northern edge retreated significantly during the two earlier observation periods. Compared with the pack ice, the fast ice exhibited a significantly slower variation in extent with its northernmost edge retreating southwards by 6.7 km at a rate of 0.37 km?d-1. Generally, ice showed an increment in thickness with increasing latitude from the end of November to the middle of December. Ice and snow thickness followed an approximate normal distribution during the two earlier observations(79.7±28.9 cm, 79.1±19.1 cm for ice thickness, and 11.6±6.1 cm, 9.6±3.4 cm for snow thickness, respectively), and the distribution tended to be more concentrated in mid-December than in late November. The expected value of ice thickness decreased by 0.6 cm, whereas that of snow thickness decreased by 2 cm from 28 November to 18 December 2012. Ice thickness distribution showed no obvious regularity between 31 January and 3 February, 2013.     

过去千年3个特征时期东亚冬夏季风关系的模拟研究

使用美国大气研究中心开展的过去千年集合模拟试验（Community Earth System Model-Last Millennium Ensemble,简称CESM-LME）数据,对过去千年（公元850~2005年）3个重要的特征时期——中世纪气候异常期、小冰期和现代暖期的东亚冬、夏季风关系,尤其是年代-多年代尺度上的关系进行了对比研究。结果表明：在年代和多年代尺度上,由自然外强迫主导的中世纪气候异常期和小冰期及人类活动主导的现代暖期,东亚冬、夏季风均呈负位相变化形势,但影响二者关系的机制在3个时期并不相同。研究发现,太平洋年代际振荡（Pacific Decadal Oscillation,简称PDO）可能是造成前两个特征时期东亚冬、夏季风反位相变化的主要原因,大西洋多年代际振荡（Atlantic Multidecadal Oscillation,简称AMO）的作用相对较小。现代暖期AMO的作用有所加强,与PDO的作用相当,同时夏季风环流对PDO和AMO的响应较前两个时期强,且响应特征有所不同,这可能与人类活动有较大关系。另外在人类活动作用下,季风指数的定义方法可能会对季风关系的研究结果产生影响,这是未来预估研究中需要留意的地方。

     

中国末次冰盛期以来泥炭发育与气候变化

泥炭是陆地生态系统碳库的重要组成部分,其发育演化对全球碳循环具有重要的影响。然而,目前轨道时间尺度上中低纬泥炭发育与季风演化关系及其对全球CH₄浓度变化的影响,还存在很大的争议。本研究基于末次冰盛期以来我国泥炭发育的起始¹⁴C年龄数据,通过年龄概率密度方法,系统重建了东亚季风区泥炭发育的时空演变历史。结果表明：末次冰盛期我国南方泥炭开始发育,冰消期以来泥炭发育逐步扩展至华北、东北、西北和青藏高原地区,并发育增强;全新世时段,不同区域泥炭发育存在明显的空间差异,东北和西北泥炭发育呈现持续增加,而南方、华北和青藏高原地区在早-中全新世增加,之后呈现下降趋势。结合全国孢粉记录的古气候定量化重建结果,发现我国末次冰盛期以来不同区域泥炭发育主要受降水变化的影响,揭示出泥炭发育主要受控于东亚季风降水的演化。研究表明在轨道时间尺度上,东亚季风演化及其导致的泥炭发育变化对全球CH₄浓度变化具有重要的贡献。

     

初夏西北太平洋副高东西变动对中国南部降水东西差异的影响

西北太平洋副热带高压（以下简称副高）是影响中国气候的大尺度环流系统,为了进一步了解副高对中国气候的影响,本文利用站点观测资料和大气环流再分析资料,通过资料诊断分析和数值模拟方法,探讨了6月副高东西变动对中国南部降水的影响,以及影响副高东西变动的前期海洋因子.结果表明副高东西变动对中国西南和华南地区降水的影响明显不同：副高偏东有利于降水西南偏多而华南偏少,偏西则降水变化刚好相反.其原因与副高东西变化引起的环流差异有关,华南降水与副高东（西）变动时西太平洋地区副高西北侧的东北（西南）风异常以及东亚中低纬度地区异常经向波列的变化直接有关,而西南降水异常不仅与副高东西变动在东南亚地区引起的纬向风异常有关,与青藏高原大地形动力作用对副高北侧异常纬向风的变化也有十分密切的联系.此外,副高东西变动时影响西南和华南地区的水汽来源不同,影响西南的水汽主要来源于赤道印度洋80°E附近越赤道气流,而影响华南的水汽主要来源于副高南侧偏东气流从西北太平洋地区输送的水汽.进一步分析发现前期冬春季热带西北太平洋和赤道西太平洋海温变化的偶极差异与后期初夏副高东西变动有密切联系,冬春季西北太平洋暖海温和赤道西太平洋冷海温变化有利于后期初夏副高偏西,相反则有利于副高偏东,数值模拟结果在一定程度证实了资料诊断分析结果.

     

现代浮游有孔虫对南海西南部上升流的响应

现代夏季风系统导致了南海西南部（越南岸外）上升流的发育,但浮游有孔虫对夏季上升流的响应如何尚缺乏实测资料,这不利于准确地利用有孔虫来重建古上升流的活动进而反演过去夏季风的强度变化。本研究利用2014年4月14日至11月1日布放于南海西南部夏季上升流区的时间序列沉积物捕获器材料,详细鉴定并定量统计了其所含浮游有孔虫类型。通过分析样品中浮游有孔虫各属种的通量和百分含量变化,结合区域气候环境资料,探讨南海西南部夏季上升流区浮游有孔虫对夏季风的响应,为古上升流与夏季风研究提供现代依据。研究结果表明初级生产力是控制上升流区浮游有孔虫通量变化的首要因素,喜营养种在上升流发育期增多而寡营养种含量下降。因此高表层生产力指示种,如Neogloboquadrina dutertrei可能是追溯南海西南部夏季上升流变化最可靠的指标。

     

过去5000年西太平洋副热带高压活动的泥炭纤维素碳同位素记录

文章以金川和红原两组泥炭纤维素Δδ13C时间序列值的反向变化来指示西太平洋副热带高压活动变化.结果表明,在过去5000年中,西太平洋副热带高压的活动可分为4个阶段,即西太平洋副热带高压位置在2800～2200B.C.期间持续偏北,2200～600B.C.期间持续偏南,600B.C.～1200A.D.期间在北进与南移之间频繁波动,以及1200～1900A.D.期间再次持续偏北,它们导致降雨量在中国大陆上不同的分布.从约1900A.D.起西太平洋副热带高压的活动似乎又开始一个新的偏南阶段,值得进一步加强研究.     

近百年来长江水下三角洲高分辨率洪水沉积记录及其控制机理

夏季洪涝灾害对长江流域社会经济造成了严重的影响,急需开展多时空尺度流域洪水发生规律和控制机理的研究,但因洪水器测数据年限短和缺少有效的古洪水沉积记录研究方法而难以实现。选取长江水下三角洲YEC1701柱状样顶部100 cm进行高分辨率XRF岩心连续扫描（XRFCS）,粒度、有机碳、N元素、δ13C和210Pb定年分析,并与流域洪水器测或历史记录等进行对比研究,以期建立高效的古洪水沉积记录代用指标。结果表明,长江水下三角洲沉积物中Zr/Rb峰值通常对应粒度粗组分高值和较高的C/N值、偏负的δ13C值,所在层位的沉积年龄与流域洪水事件发生年份有很好的对应关系。由此判断,Zr/Rb值可作为判别长江古洪水沉积的重要代用指标。长江流域于1930—2017年间共发生22次洪水事件,利用XRFCS获得的10 mm和2 mm间隔Zr/Rb值可分别识别出其中的11次和18次,识别率为50%和80%。由此推荐XRFCS样品测试间隔要小于年沉积速率一半以内,以提高古洪水事件的识别率。多源洪水和降雨数据分析表明,长江洪水年际至千年尺度发生规律主要受厄尔尼诺-南方涛动和东亚夏季风、南亚夏季风活动的共同影响。但早期长江洪水资料分辨率较低,长江水下三角洲有较连续的洪水沉积记录,运用XRFCS毫米级分辨率的Zr/Rb值可重建全新世高分辨率的长江古洪水发生历史,更精细地分析气候变化对洪水发生规律的控制机理,为预测全球变化背景下长江洪水演变趋势提供依据。     

Glacial flood pulse effects on benthic fauna in equatorial high‐Andean streams

Equatorial glacier‐fed streams present unique hydraulic patterns when compared to glacier‐fed observed in temperate regions as the main variability in discharge occurs on a daily basis. To assess how benthic fauna respond to these specific hydraulic conditions, we investigated the relationships between flow regime, hydraulic conditions (boundary Reynolds number, Re*), and macroinvertebrate communities (taxon richness and abundance) in a tropical glacier‐fed stream located in the high Ecuadorian Andes (> 4000 m). Both physical and biotic variables were measured under four discharge conditions (base‐flow and glacial flood pulses of various intensities), at 30 random points, in two sites whose hydraulic conditions were representative to those found in other streams of the study catchment. While daily glacial flood pulses significantly increased hydraulic stress in the benthic habitats (appearance of Re* > 2000), low stress areas still persisted even during extreme flood events (Re* < 500). In contrast to previous research in temperate glacier‐fed streams, taxon richness and abundance were not significantly affected by changes in hydraulic conditions induced by daily glacial flood pulses. However, we found that a few rare taxa, in particular rare ones, preferentially occurred in highly stressed hydraulic habitats. Monte‐Carlo simulations of benthic communities under glacial flood reduction scenarios predicted that taxon richness would be significantly reduced by the loss of high hydraulic stress habitats following glacier shrinking. This pioneer study on the relationship between hydraulic conditions and benthic diversity in an equatorial glacial stream evidenced unknown effects of climate change on singular yet endangered aquatic systems. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.